Uma amostra foi conduzida ao laboratório de química analítica para análise de ânions. Os testes preliminares realizados e os resultados obtidos estão descritos na tabela abaixo:
Testes preliminares Adição de Resultado observado Ânions que podem ser estar presentes
\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} 6 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} Desprendimento de gás sem odor. \mathrm{CO}_{3}{ }^{2-}, \mathrm{SO}_{3}{ }^{2-}, \mathrm{S}^{2-} e \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COO}^{-}
\mathrm{HCl} 1 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} KI 0,1 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} Nenhuma alteração de cor. \mathrm{CrO}_{4}{ }^{2-}, \mathrm{ClO}_{3}{ }^{-}, \mathrm{NO}_{3}{ }^{-}e \mathrm{NO}_{2}{ }^{-}
\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} 6 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{KMnO}_{4} 0,01 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} A solução permanceu violeta. \mathrm{I}^{-}, \mathrm{Br}^{-}, \mathrm{S}^{2-}, \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}{ }^{2-}, \mathrm{SO}_{3}{ }^{2-}, \mathrm{SCN}^{-}e \mathrm{NO}_{2}^{-}
\mathrm{BaCl}_{2} 0,1 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} em meio alcalino Formação de precipitado branco. \mathrm{CO}_{3}{ }^{2-}, \mathrm{SO}_{3}{ }^{2-}, \mathrm{SO}_{4}{ }^{2-}, \mathrm{CrO}_{4}{ }^{2-}, \mathrm{C}_{2} \mathrm{O}_{4}{ }^{2-}, \mathrm{PO}_{4}{ }^{3-}
\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} 6 \mathrm{~mol} \mathrm{~L}^{-1} \mathrm{AgNO}_{3} \mathbf{0 , 0 1 ~ m o l ~ L - 1} Nenhuma alteração visível no sistema \mathrm{I}^{-}, \mathrm{Br}^{-}, \mathrm{Cl}^{-}, \mathrm{SCN}^{-}
Quais os possíveis ânions presentes? Como você faria para confirmar a presença de tais ânions?

Passo 1

O enunciado descreve uma análise qualitativa de ânions numa amostra, em que se fizeram cinco testes preliminares com reagentes fortes (ácidos, permanganato, sais de B a^{2}⁺ e A g^{+}) e se anotou tanto o resultado observado quanto os ânions que cada resultado permitiria. Vamos usar a lógica de inclusão/exclusão a partir de cada teste para identificar quais ânions realmente estão presentes.

Passo 2

No teste com \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} 6,mol  L^{-}¹ houve desprendimento de gás sem odor.
• Gás sem odor ao acidificar só pode ser \mathrm{CO}_{2} (dos carbonatos).
\mathrm{SO}_{3}^{2-} produz \mathrm{SO}_{2} (odor forte), \mathrm{S}^{2-} produz \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} (cheiro de ovos podres) e \mathrm{CH}_{3}\mathrm{COO}^{-} libera ácido acético (odor característico).
Logo, está presente \mathrm{CO}_{3}^{2-} e os demais desse teste são eliminados.

Passo 3

No teste com \mathrm{HCl} 1,mol  L^{-} ^{1}+ KI 0{,}1,mol  L^{-}¹ não houve alteração de cor.
• Se houvesse \mathrm{CrO}_{4}^{2-},\mathrm{ClO}_{3}^{-},\mathrm{NO}_{3}^{-} ou \mathrm{NO}_{2}^{-}, ocorreriam reações de oxidação do iodeto para I_{2} (coloração marrom-amarelada).
Logo, esses quatro ânions estão ausentes.

Passo 4

No teste com \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} 6,mol  L^{-} ^{1}+ \mathrm{KMnO}_{4} 0{,}01,mol  L^{-}¹ a solução permaneceu violeta.
• Ânions redutores como \mathrm{I}^{-},\mathrm{Br}^{-},\mathrm{S}^{2-},\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-},\mathrm{SO}_{3}^{2-},\mathrm{SCN}^{-},\mathrm{NO}_{2}^{-} consumiriam \mathrm{MnO}_{4}^{-} e descaracterizariam a cor violeta.
Logo, todos esses são eliminados.

Passo 5

No teste com \mathrm{BaCl}_{2} 0{,}1,mol  L^{-}¹ em meio alcalino formou-se precipitado branco.
Precipitados brancos típicos em meio básico podem ser de \mathrm{BaCO}_{3},\mathrm{BaSO}_{3},\mathrm{BaSO}_{4},\mathrm{BaCrO}_{4},\mathrm{BaC}_{2}\mathrm{O}_{4},\mathrm{Ba}_{3}(\mathrm{PO}_{4})_{2}.
Dos que restam após passos anteriores só podem ficar: \mathrm{CO}_{3}^{2-},\mathrm{SO}_{4}^{2-},\mathrm{C}_{2}\mathrm{O}_{4}^{2-},\mathrm{PO}_{4}^{3-}.

Passo 6

No teste com \mathrm{H}_{2}\mathrm{SO}_{4} 6,mol  L^{-} ^{1}+ \mathrm{AgNO}_{3} 0{,}01,mol  L^{-}¹ não houve alteração visível.
• Isso elimina \mathrm{I}^{-},\mathrm{Br}^{-},\mathrm{Cl}^{-},\mathrm{SCN}^{-}.
Do grupo que restou em

Passo 7

Consolidando todas as exclusões e confirmações, os ânions compatíveis com todos os testes são: \mathrm{CO}_{3}^{2-},\mathrm{SO}_{4}^{2-} e \mathrm{PO}_{4}^{3-}.

Passo 8

Para confirmar cada um, poderíamos usar:
\mathrm{CO}_{3}^{2-}: adicionar ácido forte e captar o gás liberado em água de cal; a formação de turvação (carbonato de cálcio) confirma \mathrm{CO}_{2}.
\mathrm{SO}_{4}^{2-}: acidificar e adicionar \mathrm{BaCl}_{2}; surgir precipitado branco de \mathrm{BaSO}_{4} que é insolúvel em meio ácido.
\mathrm{PO}_{4}^{3-}: acidificar e adicionar reagente de molibdato de amônio; aparece precipitado amarelo de fosfomolibdato de amônio.

Resposta

Os ânions presentes são \mathrm{CO}_{3}^{2-}, \mathrm{SO}_{4}^{2-} e \mathrm{PO}_{4}^{3-}.
Para confirmar, devem ser feitos testes específicos:
(a) \mathrm{CO}_{3}^{2-} com ácido e captação em água de cal (turvação);
(b) \mathrm{SO}_{4}^{2-} com \mathrm{BaCl}_{2} em meio ácido (precipitado de \mathrm{BaSO}_{4});
(c) \mathrm{PO}_{4}^{3-} com molibdato de amônio em meio ácido (precipitado amarelo).

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